sejarah & konsep umum

7/24/2019 Sejarah & Konsep Umum

1/32

Departemen Biologi Kedokteran FKUI

Sejarah Konsep Umum

Biologi Sel


2/32

Sejarah evolusi sel :

- Sejarah dimulainya kehidupan (di bumi) dibuat

berdasarkan asumsi dan spekulasi, karena tidakada/sedikit sekali bukti-bukti konkrit yangreproducible dapat dianalisa kembali di lab/lapangan.

- Kehidupan dimulai 3,8 miljar tahun lalu 750miljar tahun sesudah bumi exist (terbentuk).

- Bumi dalam keadaan sangat tidak stabil: banyak

gunung api, gempa tektonik, gelombang laut besar &intensitas tinggi, dll memediasi reaksi-reaksialamiah tertentu.


3/32

Atmosfer bumi pada waktu itu mengandung sedikitsekali O

2, & terdiri dari CO

2, N

2dan gas H

2, H

2S,

CO dalam konsentrasi kecil.

Gas yang ada (H2, H2S, CO), berlaku sebagai reduktor(reduced agent) membentuk molekul-molekul organik

secara spontan dimediasi oleh sinar matahari, aruslistrik yang dihasilkan kilat, dsb.

Percobaan :

gas H2, CH4, NH2dlm ruang tertutup dialirkanuap air & disuplai energi dari electrical spark setelah didinginkan terbentuk air yangmengandung molekul-molekul organik : as. aspar-

tat, glutamat, alanin, glisin.


4/32

Percobaan Miller-Urey


5/32

- Molekul organik membentuk makromolekul denganpolimerisasi atau agregasi dengan molekul lain

terjadi secara spontan dalam kondisi prebiotik(kenaikan suhu, pengeringan, dll).

- Makromolekul mereplikasi diri

membentuk kopisecara spontan : RNA RNA barutonggakdimulainya kehidupan.

- RNA dipercaya sebagai molekul pertama yang mampumereplikasi diri (menjadi template & sintesis untaibaru) memperlihatkan aktifitas kehidupan palingprimitif & distribusi informasi genetik yang

pertama.


6/32

- RNA berasosiasi dengan

fosfolipid yang mbtk strukturmisel (molekul amfifatik) fosfolipid menjadi komponendasar sistem membran

membran plasma pada prokariota,eukariota & organel spesifik padaeukariota.

- RNA yang diselubungi fosfolipiddpt mereplikasi diri danbertranslasi membentuk protein-protein utk menunjang aktifitas

hidup & evolusi sesudahnya.


7/32


8/32

Sejarah Biologi Sel (Sitologi) :Mempelajari kehidupan & organisme hidup padatingkat sel atau dibawahnya (subsel) organel,

molekul.

Berkembang dari pertengahan abad 17 hinggasekarang ditunjang oleh kemajuan ilmu dan teknologi

lain yang relevan :fisikakimiamatematika

Perkembangan biologi sel bertumpu pada hasil risetdengan percobaan-percobaan deskriptif dimasa laluhingga percobaan-percobaan analitik mutakhir/

modern saat ini.


9/32

Robert Hooke (1665) melihat irisan gabus (cork) dengan kaca

pembesar (loop) kotak-kotak kecil disebut sel (cella).


10/32

3. Anthony van Leeuwenhoek

A. Mengkonstruksi mikroskop

dengan pembesaran > 100

kali

B. Melihat sel hidup bakteria,

algae & spirogira


11/32

Anthony van Leeuwenhoek (1668)mengkonstruksi mikroskop I- mengamati air kolam organisme uniseluler

(bakteri, protozoa)- melihat nukleus pada preparat darah ikansalmon.

Dapat membedakan sel dalam berbagai bentukdan morfologi pengamatan deskriptiftentang sel.


12/32


13/32

Mathias Schleiden (1838) & Theodore Schwann

(1839) mengemukakan teori tentang sel :- semua makhluk hidup (tumbuhan &

hewan) terdiri dari sel yang merupakan

unit terkecilnya.

- setiap sel dapat berfungsi secara

independent, tetapi juga dapat berperan

sebagai bagian integral makhluk hidup.

Rudolf Virchow (1858), melengkapi teori tentang sel :

semua sel (makhluk) berasal dari sel (makhluk) sebelumnya


14/32

1880 Louis Pasteur melakukan experimenmikrobiologi menentang teori vitalisme

- Robert Koch mengkultur bakteri pada

media agar


15/32


16/32

1822 1884, Gregor Mendel menjelaskan bahwasifat/karakter makhluk hidup dibawa dalam bentuk

materi dan berpasangan

pasangan tersebutbersegregasi dan membentuk pasangan baru padagenerasi berikutnya secara random.

Materi genetik menempati lokasi tertentu padakhromosom (lokus) dijelaskan oleh BarbaraMcClintock (1931).


17/32

Materi genetik adalah DNA yang membawainformasi & ditransmisikan dari generasi ke

generasi dan diekspresikan menjadi fenotip,dijelaskan oleh Avery McLeod & McCarry(1944).

Struktur DNA diformulasikan oleh Watson &Crick (1953) dengan X-ray diffraction analysis.Penemuan struktur DNA memungkinkanpenemuan & pengembangan teknologi/rekayasadibidang biologi molekuler dengan didukungoleh kemajuan ilmu-ilmu lain seperti fisika dan

kimia.


18/32


19/32

Jumlah khromosom manusia adalah 46

(22 pasang autosom + 2 khromosom sex) dibuktikan oleh Tjio & Levan (1962).

1980sekarang era rekayasa denganmengaplikasikan bioteknologi untuk mengubahdan memanipulasi sistem hidup pada tingkatmolekul, sel atau organisme untuk memperolehmanfaat yang sebesar-besarnya bagikepentingan manusia.


20/32


21/32


22/32

Definisi Sel- Unit kehidupan terkecil hewan & tumbuhan.

- Struktur yang dibatasi membran dan berisisitoplasma.

Karakteristik (sifat-sifat dasar) sel

- unit kehidupan yang sangat teroganisasi dalam halstruktur dan fungsinya.

- mengambil bahan baku dari lingkungan untukmembuat kopi & memperbanyak diri (proliferasi)

- menampilkan fenotip bervariasi pada tiap individu,meskipun mempunyai sistem fundamental yangsama.


23/32

Sebagai unit kehidupan dapat memperlihatkansifat-sifat hidup yang universal :1. mengekstraksi energi dari lingkungan.2. bereaksi (peka) terhadap rangsang tropisme.

3. tumbuh dan berkembang biak mempertahankan kelangsungan (kontinuitas) kehidupan.

Berdasarkan komposisi sel yang menyusunnyadibedakan organisme :- uniseluler sel adalah organisme- multiselulerorganisme terdiri dari banyak sekali

sel dan terorganisasi : sel

jaringan

organ.


24/32

Berdasarkan tingkat evolusinya sel dibedakan menjadi 2

golongan : prokariota & eukariota.

Virus : terdiri dari komponen-komponen hidup dandapat menunjukkan sifat-sifat hidup /

aktifitas kehidupan apabila berinteraksidengan sel hidup.

Sel mempunyai sistem (pengaturan) universal yang lestari

(conserve)

tidak berubah oleh proses evolusi :- membawa informasi genetik berupa DNA danmentransfer informasi genetik untuk mengatur &mengontrol aktifitas kehidupan.

- memproduksi dan menggunakan ATP untukmenyelenggarakan aktifitas kehidupan.


25/32

Transfer (distribusi) informasi genetik pada tingkatsel :

1. Transmisi gen (DNA) dari sel generasi satu ke sel

generasi berikutnya melalui proses replikasi.

2. Informasi dalam DNA diubah menjadi informasibentuk lain & didistribusikan ke bagian-bagiansel atau lingkungan sel melalui proses transkripsi(pembentukan RNA) & translasi (sintesis protein).Alur informasi dari DNA RNA protein

disebut expresi

dihasilkan fenotip.


26/32

Sistem (pengaturan) informasi genetik dalam sel :

Prokariota :- DNA terlokasi bebas di dalam sel, tidak mempunyaibatas yang jelas dengan sitoplasma.

- Replikasi, transkripsi dan translasi dilakukan dengan

cara sederhana.

Eukariota :- DNA terorganisasi/tersusun kompleks membentuk

khromatin,terletak dalam organel yang terpisahdari sitoplasmanukleus & mitokhondria.

- Replikasi,transkripsi dan translasi terorganisasisangat kompleks melibatkan banyak enzim dan

organel


27/32


28/32

Cara sel mengambil energi dari lingkungan :

Autotrof : mengambil energi dari sinar mataharipada proses fotosintesis tumbuh-tumbuhan danmikroorganisme berkhlorofil.

Heterotrof : mengambil molekul berenergi/organikdari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof.

Energi dari lingkungan diubah menjadi energi yangdapat digunakan sel melalui reaksi-reaksi yangterintegrasi & terorganisasi metabolisme.


29/32

Energi di dalam sel dibebaskan dengan reaksi oksidasi &reduksi.

Reaksi oksidasi adalah reaksi pemindahan/transfer elektrondari molekul donor e- (reduktor) ke molekul aseptor e-(oksidator) dihasilkan reduktor baru dan oksidator baru.

AH + B BH + A


30/32

Reaksi oksidasi menghasilkan energi bebas :

G = -nFEG = energi bebas

n = jumlah elektron yang ditransferF = konstan Farady 96,406 joule/dtE = perbedaan redox potensial antara produk &

reaktan

Aliran e- dari reduktor ke oksidator adalah reaksieksoterm/eksergonik yang membebaskan energi; G = negatip (-).

Oksidator dapat menjadi reduktor apabila mendapatkan e- darimolekul donor melalui reaksi endoterm/endergonik yang memerlukaninput energi; G = positip (+).


31/32

Sel heterotrof dibedakan menjadi 2 golonganberdasarkan caranya menggunakan aseptor elektron(oksidator)- aerob : menggunakan O2sebagai

aseptor elektron terakhir.- anaerob : menggunakan molekul selain O2

sebagai aseptor elektron.

Berdasarkan cara menggunakan donor elektron(reduktor);

- khemoorganotrof : menggunakan molekul organikkompleks (gula, protein, lipid) sebagai donorelektron.

- khemolitotrof : menggunakan zat anorganik (H2S,

amonia) sebagai donor elektron.


32/32

sejarah & konsep umum

Documents